Servo Motor Çeşitleri DC Servo Motor AC Servo Motor

Servo motor çeşitleri: Bu motorlar çıkış; mekaniksel konum, hız veya ivme gibi parametrelerin kontrolünün yapıldığı bir mekanizmadır. Servo motorlar kapalı devre motor sistemleridir. İçerisinde yer alan parçalar ile normal motorların yapamadığı açıya, konuma ve hıza sahiptirler.

Servo, herhangi bir düzeneğin işleyişini hatayı algılar. Bir geri besleme mekanizmasının yardımı ile denetleyen ve hatayı gideren otomatik cihazdır. Servo motor, konum kontrolü yapan otomatik kontrol sistemlerinde kullanılan özel motordur.

Servo motorun içinde AC, DC, step motor veya senkron motor bulunur. Ayrıca servo motor kontrolü ve servo motor sürücü devresi de bulunmaktadır.

Bu sistemler mekanik olabileceği gibi elektronik, hidrolik – pnömatik alanlarda da kullanılır. Büyük güçleri kumanda etmesi gereken otomatik kontrol sistemlerinde DC motor ve AC motorlar kullanılır. Diğer motor çeşitlerinden farklı olan servo motorlar, kendi içlerinde de farklı türlere ayrılırlar.

Servo Motor Çeşitleri

Servo motorlar; temel olarak AC servo motor, DC servo motor olarak iki gruba ayrılmaktadır.

DC Servo Motor

DC servo motor küçük yapılıdır. Rotorları, (yükseklik x uzunluk /çap oranıyla) kutup atalet momentini minimum yapacak şekilde tasarlanır. Küçük çaplı ve içerisinde bir kompanzasyon sargısı olan kuvvetli manyetik alanlı, boyu uzun doğru akım motorlarına da servo motor denir.

DC (doğru akım) servo motor yabancı uyartımlı DC motorlar yada kalıcı mıknatıslı DC motorlardır. Servo sistemde çalıştığında motor alan veya rotor kontrollü olabilir. Rotor ya gerilim kaynağından ya da akım kaynağından beslenir. Her kombinasyon farklı tork hız karakteristiği sunar. Bunların bağlantıları DC servo motor çeşitleri olarak adlandırabilir. Bunlar:

Alan Kontrollü-Sabit Rotor Gerilimli Beslemeli
Alan Kontrollü-Sabit Rotor Akım Beslemeli
Rotor Kontrollü-Sabit Alan Beslemeli
Seri Ayrık Alanlı Servo Motorlardır.

DC servo motorlar kullanılan ilk motorlardır. Bu motorlar için uzun yıllar tek kontrol yöntemi olan tristör kullanılmıştır. DC motorların iç yapılarında kontrol devresi ve potansiyometre bulunur. Ayrıca motorun dönüş momentini ve torkunu belirleyen dişli yapıları vardır.

DC servo motorlar açısal olarak -90° ve +90° arası olmak üzere, toplamda 180° lik bir açıda hareket ederler. 0 – 180°lik açıların kontrolünde kullanılan motorlardır. Bundan dolayı 180°servo motor olarak da bilinirler. DC motorlarda DC kaynak olarak kullanılır. Böylece sabit bir kutup manyetik alanı kazanılır. Rotora değişken gerilim verilir. Gerilimlerin dolaştırdığı akımlar, manyetik alanların birbirlerini itmeye başlamasını sağlar. Buna bağlı olarak da dönüşün başlamasını sağlarlar.

AC Servo Motorlar

AC servo motorlar, hem düşük hem de yüksek güç gerektiren uygulamalarda kullanılan ve fırçasız olan bir motor çeşididir. Aralarındaki fark DA servo motorlar yüksek güçlü uygulamalarda kullanılır. AC motor yapıları basit ataletleri düşüktür. Doğrusal olmayan özelliğe sahip ve yüksek manyetik bağa sahip motorlardır. DC servo motorlara oranla daha düşük moment-hız karakteristiklerine sahiptirler.

AC servo motorlar encoder kısmına sahiptirler. Encoder sistemlerinin yardımı ile açısal hassasiyete dönme kabiliyeti elde ederler. Yüksek frekans değerlerinde çalışabilecek kapasiteye sahip olanları vardır. Hareketlerini açısal olarak gerçekleştirdikleri için CNC kontrollü makineler için uygundur. Dairesel alanda hareket edebilirler. Bundan dolayı, 360° servo motor ve 360° dönen servo motor gibi adlarla da bilinirler. AC servo motorlar kendi aralarında iki gruba ayrılırlar:

İki-Faz AC Servo Motor

Kontrol sistemlerinde kullanılan servo motorların çoğu iki fazlı servo motorlardır. AC servo motorlar, iki faz sincap kafesli asenkron motorlardır. Frekansları normal olarak 60 Hz veya 400 Hz olabilir. Yüksek frekans hava yolu sitemlerinde kullanılmaktadır.

Statör birbirinden 90° elektriksel açılı dağıtılmış iki sargıdan meydana gelir. Sargının biri, referans fazı veya sabitlenmiş fazdır ve genliği sabit bir AC gerilim kaynağına (Vm< – 0) bağlanır. Diğer faz kontrol fazıdır ve referans fazı ile aynı frekansa sahip genliği ayarlı bir AC gerilimle beslenir. Ancak kontrol fazı ile referans fazı arasında 90° lik faz farkı vardır. Kontrol fazının gerilimi genel olarak bir servo yükselteçten sağlanır.

Motorun dönüş yönü, kontrol fazı ile referans fazı arasında ki faz ilişkisinin ileri veya geri olmasına bağlıdır. Dengeli iki – faz geriliminin genlikleri eşit (Va = Vm) olduğunda motorun moment – hız karakteristiği üç faz asenkron motora benzer. Düşük rotor dirençlerinde bu karakteristik doğrusal değildir (Şekil a).

Böyle bir moment – hız karakteristiği, kontrol sistemlerinde kabul edilemez. Ancak, rotor direnci yüksekse moment hız karakteristiği (Şekil b) ’deki gibi geniş bir hız aralığında. özellikle sıfır hız seviyelerinde aslında doğrusaldır. İki fazlı servo motorun kontrolünü sağlamak için referans sargısı genliği sabit bir alternatif gerilim ile sağlanır. Kontrol sargısı ise genliği ayarlanabilen bir alternatif gerilimle beslenir.

3 Fazlı Servo Motorlar

Üç-faz servo motor çeşitleri, özellikle yüksek güç gerektiren uygulamalarda kullanılır. Yüksek güç gerektiren uygulamalarda başarılı olan 3 fazlı servo motorlar, söz konusu uygulamalarda ağırlığını kazanmaya başlamıştır. Yapı olarak son derece dayanıklı olan üç fazlı servo motorlar, doğrusal olmayan özelliğe sahiptirler. Bu sebepten dolayı kontrol süreci görece daha karmaşık olur.

DA servo motorlar, yüksek güç servo sistemlerin uygulama alanlarında kullanılmaktadır. Yüksek güç gerektiren uygulamalarda başarılı olan 3 fazlı servo motorlar, söz konusu uygulamalarda ağırlık kazanmıştır. 3 fazlı asenkron motor yapı olarak dayanıklı, doğrusal olmayan bir özelliğe sahiptir ve bundan dolayı kontrolü karmaşıktır.

Günümüzdeki çalışmalar, 3 fazlı asenkron motorun yabancı uyartımlı DC motoru gibi kontrol edileceğini göstermiştir.

DA servo motorlar, yüksek güç servo sistemlerin uygulama alanlarında kullanılmaktadır. Yüksek-güç sistem uygulamalarında 3 fazlı asenkron motorun servo motor olarak kullanımı üzerine yapılan araştırmalar başarıya ulaşmış ve 3 fazlı asenkron motor yüksek – güç uygulamalarında hızlı bir şekilde yerini almıştır. 3 fazlı asenkron motor yapı olarak dayanıklı olmakla beraber doğrusal olmayan bir özelliğe sahiptir ve bundan dolayı kontrolü karmaşıktır. Günümüzdeki çalışmalar, 3 fazlı asenkron motorun yabancı uyartımlı DC motoru gibi kontrol edileceğini göstermiştir.

Spindle Servo Motor

Spindle motor yüksek devirli motorlara verilen genel bir isimdir. Yüksek devirlerde dönebilen motor çeşitlerinin ihtiyaç olduğu endüstriyel uygulamalarda kullanılır. Farklı sektörlerde kullanılan spindle servo motorların özelliği, hız ritmini maksimum seviyelere yükseltme kapasitesidir.

Spindle motorlar, yüksek devirlerde bile dönebilmektedir. Bu özelliği kullanıldığı sektörlerde büyük avantajlar sağlamaktadır. Servo motor fiyatları çeşit, motor torku, devir, flanş ve güç değerleri gibi faktörlere bağlı olarak değişiklik göstermektedir.

Mini Servo Motor

Adından da anlaşıldığı gibi mini servo motorlar daha çok küçük mekanizmalar için geliştirilmiştir. robot projeleri gibi, basit yapıdaki RC araçları gibi alanlarda kullanılmaktadır. Model helikopter ve model uçakların iniş takım ve kontrol yüzeylerinde, robot kollarında da kullanılmaktadır. Küçük servo motorlar, boyutlarından dolayı 9gr servo motor olarak da adlandırılırlar. Mini servo motorların plastik dişleri vardır.